一种环向预应力管道结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种环向预应力管道结构，环向预应力管道结构包括两块以上的相互拼接的预制混凝土弧形管片，相邻两块所述预制混凝土弧形管片通过膨胀混凝土相连接，预制混凝土弧形管片的外侧面上设置有沿着环向延伸的预留凹槽，所述预制混凝土弧形管片环向的两端分别设置有凸榫和凹榫；所述环向预应力管道结构还包括有设置在所述预留凹槽内的环状钢丝和和用于调节相邻两个预制混凝土弧形管片之间间距的顶推装置。本实用新型专利技术提供的环向预应力管道结构能承受较大压力，改变了传统的锚固问题，从根本上避免曲线预应力损失。本实用新型专利技术提供的制作方法能实现预制拼装，施工简单、安全可靠，扩展了环向预应力管道结构的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种环向预应力管道结构
本技术涉及管道
，尤其涉及一种环向预应力管道结构，本技术的预应力管道可以应用于市政管道、沉井、空心桥墩等工程施工领域。
技术介绍
随着我国城镇化进程，市政项目得到了飞速发展，市政工程中的管道结构运用的越来越多，例如给水管道、沉井、围堰等。管道结构在拼装时，环向相邻两个管片之间通过螺栓连接，相邻的管片之间的间隙难以得到有效闭合。随着水流侵蚀、地层不均匀沉降、交通荷载等的影响，致使管片缝隙薄弱处发生渗水、破坏等现象。已有对环向预应力的施加方法复杂，且需要锚固装置，易导致锚固区预应力损失。现有研究中，已有部分关于管道结构的技术研究，但是对于实用性、便捷性以及安全性方面考虑的不尽人意。例如专利申请号为CN201510523909的一种环向预应力加固管道结构及制作方法，管道结构部分设计了拱底块、相邻快、密封块和封顶块，以上均预留凹槽，封顶块预留孔道，拱底块、相邻快、密封块和封顶块通过钢绞线串联起来形成圆筒结构，钢绞线贯穿突出的封顶块，通过突出于封顶块的钢绞线锁具固定实现预应力施加。该方法预制复杂、施工繁琐，且对于大跨度管道结构穿插钢绞线难度大，导致预应力施加效果差，预应力张拉精度低，预应力容易损失。又如专利申请号为CN201620461935的一种预应力管片，设计了两个内外管片环，每个管片环均由若干分管片首尾连接构成，管片上均匀分布沿圆环向钢绞线孔道，任一分管片至少一个锚具槽，通过钢绞线将各管片环连接起来进行张拉，获得环向预应力。诸如此类的传统锚固方式施加的环向预应力损失较大，如何改善锚固方式，避免预应力损失是市政管道结构的当今重要研究内容之一。
技术实现思路
为了解决现有预应力管道结构在张拉钢绞线（钢丝）时预应力损失过多的问题，本技术提供一种环向预应力管道结构及制作方法。具体技术方案如下。一种环向预应力管道结构，其包括两块以上的相互拼接的预制混凝土弧形管片，其特征在于：相邻两块所述预制混凝土弧形管片通过膨胀混凝土相连接，所述预制混凝土弧形管片的外侧面上设置有沿着环向延伸的预留凹槽，所述预制混凝土弧形管片环向的两端分别设置有凸榫和凹榫，相邻两个所述预制混凝土弧形管片通过凸榫和凹榫拼接；所述环向预应力管道结构还包括有设置在所述预留凹槽内的环状钢丝和用于调节相邻两个预制混凝土弧形管片之间间距的顶推装置。进一步地，所述预制混凝土弧形管片环向的两端面进行刻槽、拉槽或拉毛处理；这样有利于提高膨胀混凝土和预制混凝土弧形管片的连接强度。进一步地，所述凸榫的长度小于所述凹榫的深度，使得两弧形管片可以完好接触，在保证设计预应力的条件下增强管道的结构稳定性。进一步地，所述顶推装置包括转动把手、旋转套筒、滚珠轴承和推进杆，所述转动把手的一端位于预制混凝土弧形管片的内侧，另一端位于所述预制混凝土弧形管片内且具有把手锥齿轮，所述旋转套筒具有与所述把手锥齿轮啮合的套筒锥齿轮，所述旋转套筒与所述滚珠轴承的内圈固定连接，所述滚珠轴承的外圈固定预埋在所述预制混凝土弧形管片内，所述旋转套筒内设置有所述推进杆，所述旋转套筒和推进杆螺纹连接，所述推进杆可作直线运动且从所述凹榫的底部伸出抵接于所述凸榫。进一步地，所述环状钢丝是通过焊接形成环状或者通过锚具形成环状。进一步地，所述预留凹槽的底部设置有用于承接所述环状钢丝的钢板。钢板采用薄钢板用来承受环状钢丝对预制混凝土弧形管片的压力改善环状钢丝与预制混凝土弧形管片连接处的应力集中状况。进一步地，所述的预制混凝土弧形管片的所述预留凹槽的直径大于所述环状钢丝的直径。进一步地，所述膨胀混凝土的水灰比范围为0.5-1.0。进一步地，所述膨胀混凝土通过高压注浆的方式填充在相邻两块所述预制混凝土弧形管片之间的连接缝隙中。优选地，所述高压注浆的注浆压力为0.4～0.6MPa。进一步地，所述膨胀混凝土的混凝土等级不低于预制混凝土弧形管片的混凝土等级。进一步地，所述预制混凝土弧形管片和膨胀混凝土的外侧还设置有保护层混凝土，其厚度不小于20mm。保护层混凝土能够将环状钢丝密封在管道的内部，避免管道在使用过程中被腐蚀，有利于提高管道的耐久性能。本技术的环向预应力管道结构的制作方法，主要包括以下步骤：A、预制两块以上的预制混凝土弧形管片，在预制混凝土弧形管片的外侧面上设置有沿着环向延伸的预留凹槽，在所述预留凹槽的底部放置钢板；所述预制混凝土弧形管片环向的两端分别设置有凸榫和凹榫，所述预制混凝土弧形管片(1)凹榫的底部设置有用于调节相邻两个预制混凝土弧形管片(1)之间间距的顶推装置(2)；B、将钢丝按照设计直径预制成环形成环状钢丝；C、将两块以上的预制混凝土弧形管片拼接成圆环状，环状钢丝套设在全部的预制混凝土弧形管片的预留凹槽内，相邻两块预制混凝土弧形管片之间具有间隙；D、在预制混凝土弧形管片的环向的端部安装间隙模板，所述间隙模板同时夹持相邻两块预制混凝土弧形管片的内外表面；E、通过顶推装置(2)调节相邻两个预制混凝土弧形管片(1)之间的间距，使得环状钢丝(3)达到预定的预应力；F、在相邻两块预制混凝土弧形管片之间的间隙中高压注入膨胀混凝土浆液；G、对管道进行养护，膨胀混凝土膨胀后完成对管道的预应力施加，拆除间隙模板。进一步地，在上述步骤G之后还具有以下步骤：在预制混凝土弧形管片和膨胀混凝土的外侧浇注保护层混凝土，保护层混凝土的厚度不低于20mm，浇筑后进行养护。本技术的有益效果为：1）、本技术的环向预应力技术，可以实现管道结构的预制拼装施工，利用膨胀混凝土来连接相邻两块预制混凝土弧形管片，膨胀混凝土和预制混凝土弧形管片整合为一体，提高了管道的抗渗水性能。高压注浆使用的膨胀（自应力）混凝土，具有抗渗性强、早期快硬、后期强度高、耐硫酸盐能等特点。2）、高强钢丝紧贴环绕在预制混凝土弧形管片的预留凹槽内，使用辅助顶推器和膨胀混凝土的自身膨胀性使得相邻两块预制混凝土弧形管片之间连接间隙增大，迫使预制混凝土弧形管片向外移动，从而使得环状的高强钢丝为管道提供环向预应力，此方法改变了传统的锚固技术，从根本上避免了曲线预应力的损失。3）、本技术的环向预应力管道结构，不需要使用复杂的钢丝张拉工具，由于两块以上的预制混凝土弧形管片围成的圆的直径小于环状钢丝的直径，环状钢丝可以十分简便地放置在预制混凝土弧形管片的预留凹槽中，放置好环状钢丝后再向外移动预制混凝土弧形管片以产生用于注入膨胀混凝土的间隙，避免了现有技术中穿设钢丝（钢绞线）的繁琐过程，简化了施工、降低了成本，节省了人力、物力。最主要是减少了曲线预应力损失。附图说明图1为本技术环向预应力管道结构的一个具体实施例的示意图；图2为环向预应力管道结构取出1/2截面管道示意图；图3为环向预应力管道结构横截面示意图；图4为预制混凝土弧形管片的位置示意图；图5为环状钢丝的分布位置示意图；图6为辅助顶推器正视图；图7为辅助顶推器西南等轴视图；图8为辅助顶推器东南等轴视图。图中：1、预制混凝土弧形管片，2、顶推装置，3、环状钢丝，4、保护层混凝土，5、膨胀混凝土，6、预留凹槽，7、间隙模板，21、转动把手，22、齿轮内置螺旋套筒，23、钢珠滚轮，24、螺旋推进杆。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述。实施例1参见图1-8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环向预应力管道结构，其包括两块以上的相互拼接的预制混凝土弧形管片(1)，其特征在于：相邻两块所述预制混凝土弧形管片(1)通过膨胀混凝土(5)相连接，所述预制混凝土弧形管片(1)的外侧面上设置有沿着环向延伸的预留凹槽(6)，所述预制混凝土弧形管片(1)环向的两端分别设置有凸榫和凹榫，相邻两个所述预制混凝土弧形管片(1)通过凸榫和凹榫拼接；所述环向预应力管道结构还包括有设置在所述预留凹槽(6)内的环状钢丝(3)和用于调节相邻两个预制混凝土弧形管片(1)之间间距的顶推装置(2)。

【技术特征摘要】
1.一种环向预应力管道结构，其包括两块以上的相互拼接的预制混凝土弧形管片(1)，其特征在于：相邻两块所述预制混凝土弧形管片(1)通过膨胀混凝土(5)相连接，所述预制混凝土弧形管片(1)的外侧面上设置有沿着环向延伸的预留凹槽(6)，所述预制混凝土弧形管片(1)环向的两端分别设置有凸榫和凹榫，相邻两个所述预制混凝土弧形管片(1)通过凸榫和凹榫拼接；所述环向预应力管道结构还包括有设置在所述预留凹槽(6)内的环状钢丝(3)和用于调节相邻两个预制混凝土弧形管片(1)之间间距的顶推装置(2)。2.根据权利要求1所述的一种环向预应力管道结构，其特征在于，所述预制混凝土弧形管片(1)环向的两端面进行刻槽、拉槽或拉毛处理；所述凸榫的长度小于所述凹榫的深度。3.根据权利要求1所述的一种环向预应力管道结构，其特征在于，所述顶推装置（2）包括转动把手（21）、旋转套筒（22）、滚珠轴承（23）和推进杆（24），所述转动把手（21）的一端位于预制混凝土弧形管片(1)的内侧，另一端位于所述预制混凝土弧形管片(1)内且具有把手锥齿轮，所述旋转套筒（22）具有与所述把手锥齿轮啮合的套筒锥齿轮，所述旋转套筒（22）与所述滚珠轴承（23）的内圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，汪国栋，马亚飞，张建仁，卢国林，黄艺辉，任亮，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43